(57)【要約】【課題】ネットワーク上のノードにキャッシュメモリを設け、より効率的にトラフィックを低減してコアネットワークにかかる負荷を軽減することができる通信装置を提供する。【解決手段】移動機から取得を要求された要求データを特定する識別情報を抽出する要求データ抽出部、識別情報に基づいて、要求データがメモリ部に保存されているか否かを判断するキャッシュマッチング部、要求データがメモリ部に蓄積されている場合には要求データをメモリ部から取得し、要求データがメモリに蓄積されていない場合には要求データの取得を要求すると共に取得された要求データをメモリ部に蓄積するデータ取得・保存部、取得された要求データを送信する通信部を含むキャッシュメモリ１０５を、ＴＯＦ装置１０４を介してＲＮＣ１０１、ＳＧＳＮ１０２、ＧＧＳＮ１０３に接続する。【選択図】  図１
2013046369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動機から取得を要求されたデータである要求データを特定するための識別情報を抽出する要求データ抽出部と、
前記要求データ抽出部によって抽出された識別情報に基づいて、前記要求データがメモリに保存されているか否かを判断するマッチング部と、
前記マッチング部によって前記要求データが前記メモリに蓄積されていると判断された場合には、前記要求データを前記メモリから取得し、前記マッチング部によって前記要求データが前記メモリに蓄積されていないと判断された場合には、外部ネットワークから前記要求データを取得することを要求するデータ取得部と、
前記外部ネットワークから取得された前記要求データを、該要求データを要求した移動機に向けて送信する通信部と、
前記外部ネットワークから取得された前記要求データを、前記メモリに蓄積する要求データ蓄積部と、
を含み、
前記移動機の無線通信を制御する無線通信制御ノード、該無線通信制御ノードと接続されて前記無線通信制御ノードの制御範囲のパケット・データをルーティングする通信制御サーバ、該通信制御サーバ及び外部ネットワークと接続されるゲートウェイサーバのいずれか一つに接続されることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記通信制御サーバと接続される場合、前記通信制御サーバと、データオフロード装置を介して接続されることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記通信制御サーバがＳＧＳＮ（Serving GPRS Support Node）であり、前記ゲートウェイサーバがＧＧＳＮ（Gateway GPRS Support Node）であることを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記データオフロード装置が、前記通信制御サーバと一体的に構成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の通信装置。
【請求項５】
移動機の無線通信を制御する無線通信制御ノードと、
前記無線通信制御ノードと接続されて前記無線通信制御ノードの制御範囲のパケット・データをルーティングする通信制御サーバと、
前記通信制御サーバ及び外部ネットワークと接続されるゲートウェイサーバと、
前記移動機から取得を要求された要求データを特定するための識別情報を抽出する要求データ抽出部と、前記要求データ抽出部によって抽出された識別情報に基づいて、前記要求データがメモリに保存されているか否かを判断するマッチング部と、前記マッチング部によって前記要求データが前記メモリに蓄積されていると判断された場合には、前記要求データを前記メモリから取得し、前記マッチング部によって前記要求データが前記メモリに蓄積されていないと判断された場合には、外部ネットワークから前記要求データを取得することを要求するデータ取得部と、前記外部ネットワークから取得された前記要求データを、該要求データを要求した移動機に向けて送信する通信部と、前記外部ネットワークから取得された前記要求データを前記メモリに蓄積する要求データ蓄積部と、を備えた通信装置と、
を含み、
前記通信装置は、前記無線通信制御ノード、前記通信制御サーバ、前記ゲートウェイサーバの一つと接続されることを特徴とする通信システム。
【請求項６】
移動機の無線通信を制御する無線通信制御ノード、該無線通信制御ノードと接続されて前記無線通信制御ノードの制御範囲のパケット・データをルーティングする通信制御サーバ、該通信制御サーバ及び外部ネットワークと接続されるゲートウェイサーバのいずれか一つに接続され、要求データ抽出部、マッチング部、データ取得部、通信部、要求データ蓄積部を含む通信装置において実行される通信方法であって、
前記要求データ抽出部が、前記移動機から取得を要求された要求データを特定するための識別情報を抽出するステップと、
前記マッチング部が、前記要求データ抽出部によって抽出された識別情報に基づいて、前記要求データがメモリに保存されているか否かを判断するステップと、
前記データ取得部が、前記マッチング部によって前記要求データが前記メモリに蓄積されていると判断された場合には、前記要求データを前記メモリから取得し、前記マッチング部によって前記要求データが前記メモリに蓄積されていないと判断された場合には、外部ネットワークから前記要求データを取得することを要求するステップと、
前記通信部が、前記外部ネットワークから取得された前記要求データを該要求データを要求した移動機に向けて送信するステップと、
前記要求データ蓄積部が、前記外部ネットワークから取得された前記要求データを前記メモリに蓄積するステップと、
を含むことを特徴とする通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワーク通信の通信装置、通信システム、通信方法に係り、特に、移動機のネットワークを介した通信の通信装置、通信システム、通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ネットワークを介して移動機が送受信できるデータのデータ量が急速に増加している。本明細書では、ネットワーク上を移動するデータ量をトラフィックと記す。トラフィックの増加により、ネットワークのデータ処理にかかる負荷を軽減することが求められている。
図１５（ａ）は、既存の基本的な通信システムを示した図である。図示した通信システムは、移動機（ＵＥ：User Equipment）１と、基地局（図中、ＢＴＳ（Base Transceiver Station）と記す）２と、無線通信制御ノード（図中ＲＮＣと記す（Radio Network Controller））３と、ＳＧＳＮ（Serving GPRS Support Node）４と、ＧＧＳＮ（Gateway GPRS Support Node）５と、インターネットやＰＤＮ(Packet Data Network等の外部ネットワーク６と、を含んでいる。
【０００３】
図１５（ａ）に示した通信システムにおいて、移動機数が増加すると、ＲＮＣ３、ＳＧＳＮ４、ＧＧＳＮ５といったノードを接続するネットワークの接続制御を行う負荷が増大する。また、移動機数が増加すると各ノードがデータを処理する負荷も移動機数に乗じて増大する。ネットワーク及びノードの負荷は、階層的に集約していくため（例：ＢＴＳ２はＵＥ１を集約し、ＲＮＣ３はＢＴＳ２を集約し、・・・、ＧＧＳＮ５はＳＧＳＮ４を集約する）、外部ネットワークにおいて移動機１により近い箇所よりも、外部ネットワーク６により近い箇所において大きくなる。このため、ＳＧＳＮ４、ＧＧＳＮ５にかかるネットワークの負荷を軽減する様々な手法が提案されている。
【０００４】
このような手法には、ＳＧＳＮ４、ＧＧＳＮ５を迂回させて無線通信制御ノード３からデータを外部ネットワーク６に直接送信するものがある。ＳＧＳＮ４、ＧＧＳＮ５を迂回させてデータを外部ネットワーク６に送信する技術を、以降、データオフロードとも記す。
データオフロードに関する技術は、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１には、ユーザデータの宛先等に基づいて、ユーザデータを構内ＬＡＮへオフロードすることが記載されている。また、パケットまたはパケットフローをネットワーク上で振り分ける技術は、特許文献２に記載されている。特許文献２には、パケット等に適用可能な処理シーケンスを定義し、処理シーケンスにしたがって機能ユニットや処理装置へパケット等を配信するコア処理手段が記載されている。
【０００５】
ただし、通信端末装置が移動するネットワークでは、移動機１の通信を処理するＳＧＳＮ４が、移動機１の移動によって他のＳＧＳＮに切り替わる可能性がある。このため、ＧＧＳＮ５をデータオフロードすると、移動機１の発呼時に移動機１から送信された情報を移動後に引き継ぐことができなくなる。このため、図１５（ａ）に示した通信システムでは、図１５（ｂ）のように、ＳＧＳＮ４だけをデータオフロードさせている。このため、図１５（ａ）に示した通信システムに上記した特許文献１記載の発明を適用すると、コアネットワーク及びＧＧＳＮ５にかかる処理の負荷を軽減することができなかった。
【０００６】
コアネットワークの負荷を軽減する他の従来技術としては、ノードにキャッシュメモリを設けるものがある。このような構成は、例えば、非特許文献１に記載されている。非特許文献１に記載された技術では、移動機１によって要求されたデータをキャッシュメモリに蓄積（以下、キャッシュとも記す）する。
【０００７】
そして、一度キャッシュされたデータが再度要求された場合、ネットワーク上のノードのいずれかが、このデータをキャッシュメモリから読みだして移動機１に提供することができる。このような非特許文献1記載の技術によれば、ＧＧＳＮ５が外部ネットワーク６にアクセスしてデータを取得する回数を低減し、コアネットワークの負荷を低減することができる。非特許文献１には、「…キャッシュにキャッシュ可能なトラフィッククラスのリダイレクションを担当するネットワーク要素と組み合わせる」ことが記載されている
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２５８８８１号公報
【特許文献２】特表２００８−５２４９１６号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】ＰｅｅｒＡｐｐ、［UltraBand TM 5000 Product Overview 製品の概要］、［ｏｎｌｉｎｅ］［平成２３年７月２６日検索］、インターネット＜URL: http://www.peerapp.com/Products/UltraBand5000.aspx＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、非特許文献１の内容では、キャッシュを具体的にどのようなネットワーク要素と組み合わせるかは検討されていない。このため、ネットワーク上のノードにキャッシュメモリを設ける技術では、トラフィック低減に関するより高い効果が得られる構成の検討が求められている。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、ネットワーク上のノードにキャッシュメモリを設け、より効率的にトラフィックを低減してコアネットワークにかかる負荷を軽減することができる通信装置、通信システム、通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上の課題を解決するため、本発明の一態様の通信装置（例えば図１に示したキャッシュメモリ１０５）は、移動機（例えば図１に示した移動機１０６）から取得を要求されたデータである要求データを特定するための識別情報を抽出する要求データ抽出部（例えば図３に示した要求データ抽出部３０１）と、要求データ抽出部によって抽出された識別情報に基づいて、要求データがメモリ（例えば図３に示したメモリ３０５）に保存されているか否かを判断するマッチング部（例えば図３に示したキャッシュマッチング部３０２）と、マッチング部によって要求データがメモリに蓄積されていると判断された場合には、要求データをメモリから取得し、マッチング部によって要求データがメモリに蓄積されていないと判断された場合には、外部ネットワークから要求データを取得することを要求するデータ取得部（例えば図３に示した要求データ取得・保存部３０３）と、外部ネットワークから取得された要求データを、該要求データを要求した移動機に向けて送信する通信部（例えば図３に示した通信部３０４）と、外部ネットワークから取得された要求データを、メモリに蓄積する要求データ蓄積部（例えば図３に示した要求データ取得・保存部３０３）と、を含み、移動機の無線通信を制御する無線通信制御ノード（例えば図１に示した無線通信制御ノード１０１）、該無線通信制御ノードと接続されて無線通信制御ノードの制御範囲のパケット・データをルーティングする通信制御サーバ（例えば図１に示したＳＧＳＮ１０２）、該通信制御サーバ及び外部ネットワークと接続されるゲートウェイサーバ（例えば図１に示したＧＧＳＮ１０３ｂ）のいずれか一つに接続されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の一態様の通信装置は、通信制御サーバと接続される場合、通信制御サーバと、データオフロード装置（例えば図１に示したＴＯＦ(Traffic Offload Function)装置１０４）を介して接続されることを特徴とする。
また、本発明の一態様の通信装置は、通信制御サーバがＳＧＳＮ（Serving GPRS Support Node）であり、ゲートウェイサーバがＧＧＳＮ（Gateway GPRS Support Node）であることを特徴とする。
また、本発明の一態様の通信装置は、前記データオフロード装置が、前記通信制御サーバと一体的に構成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の一態様の通信システムは、移動機の無線通信を制御する無線通信制御ノード（例えば図１に示した無線通信制御ノード１０１）と、無線通信制御ノードと接続されて無線通信制御ノードの制御範囲のパケット・データをルーティングする通信制御サーバ（例えば図１に示したＳＧＳＮ１０２）と、通信制御サーバ及び外部ネットワークと接続されるゲートウェイサーバ（例えば図１に示したＧＧＳＮ１０３ｂ）と、移動機（例えば図１に示した移動機１０６）から取得を要求された要求データを特定するための識別情報を抽出する要求データ抽出部（例えば図３に示した要求データ抽出部３０１）と、要求データ抽出部によって抽出された識別情報に基づいて、要求データがメモリに保存されているか否かを判断するマッチング部（例えば図３に示したキャッシュマッチング部３０２）と、マッチング部によって要求データがメモリに蓄積されていると判断された場合には、要求データをメモリから取得し、マッチング部によって要求データがメモリに蓄積されていないと判断された場合には、外部ネットワークから要求データを取得することを要求するデータ取得部（例えば図３に示した要求データ取得・保存部３０３）と、外部ネットワークから取得された要求データを、該要求データを要求した移動機に向けて送信する通信部（例えば図３に示した通信部３０４）と、外部ネットワークから取得された要求データをメモリに蓄積する要求データ蓄積部（例えば図３に示した要求データ取得・保存部３０３）と、を備えた通信装置（例えば図１に示したキャッシュメモリ１０５）と、を含み、通信装置は、無線通信制御ノード、通信制御サーバ、ゲートウェイサーバの一つと接続されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の一態様の通信方法は、移動機の無線通信を制御する無線通信制御ノード、該無線通信制御ノードと接続されて無線通信制御ノードの制御範囲のパケット・データをルーティングする通信制御サーバ、該通信制御サーバ及び外部ネットワークと接続されるゲートウェイサーバのいずれか一つに接続され、要求データ抽出部、マッチング部、データ取得部、通信部、要求データ蓄積部を含む通信装置において実行される通信方法であって、要求データ抽出部が、移動機から取得を要求された要求データを特定するための識別情報を抽出するステップと、マッチング部が、要求データ抽出部によって抽出された識別情報に基づいて、要求データがメモリに保存されているか否かを判断するステップと、データ取得部が、マッチング部によって要求データがメモリに蓄積されていると判断された場合には、要求データをメモリから取得し、マッチング部によって要求データがメモリに蓄積されていないと判断された場合には、外部ネットワークから要求データを取得することを要求するステップと、通信部が、外部ネットワークから取得された要求データを該要求データを要求した移動機に向けて送信するステップと、要求データ蓄積部が、外部ネットワークから取得された要求データをメモリに蓄積するステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ネットワーク上のノードにキャッシュメモリを設け、より効率的にトラフィックを低減してコアネットワーク及びノードにかかる負荷を軽減することができる通信装置、通信システム、通信方法を提供することができる。すなわち、通信装置を無線通信制御ノードと接続すれば、無線通信制御ノードから外部ネットワークまでのネットワーク及び、このネットワークに設けられるノードの負荷を軽減することができる。また、通信装置を通信制御サーバと接続すれば、通信制御サーバからゲートウェイサーバまでのネットワーク及び、このネットワークに設けられるノードの負荷を軽減し、キャッシュメモリにおけるヒット率を高めることができる。さらに、通信装置をゲートウェイサーバと接続すれば、ゲートウェイサーバから外部ネットワークまでのネットワーク及び、このネットワークに設けられるサーバの負荷を軽減し、キャッシュメモリにおけるヒット率をさらに高めることができる。
また、通信装置を、データオフロード装置を介して通信制御サーバと接続することにより、通信制御サーバが設けられるネットワーク及び通信制御サーバの処理にかかる負荷をいっそう低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態の通信システムを説明するための図である。
【図２】本発明の第１実施形態の通信装置を説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施形態の通信装置を説明するための機能ブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態の通信方法を説明するためのシーケンス図である。
【図５】本発明の第１実施形態の通信方法を説明するための他のシーケンス図である。
【図６】本発明の第２実施形態の通信システムを説明するための図である。
【図７】本発明の第２実施形態の通信方法を説明するためのシーケンス図である。
【図８】本発明の第２実施形態の通信方法を説明するための他のシーケンス図である。
【図９】本発明の第３実施形態の通信システムを説明するための図である。
【図１０】本発明の第３実施形態の通信方法を説明するためのシーケンス図である。
【図１１】本発明の第３実施形態の通信方法を説明するための他のシーケンス図である。
【図１２】本発明の第４実施形態の通信システムを説明するための図である。
【図１３】本発明の第４実施形態の通信方法を説明するためのシーケンス図である。
【図１４】本発明の第４実施形態の通信方法を説明するための他のシーケンス図である。
【図１５】既存の基本的な通信システムを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の第１実施形態ないし第３実施形態の通信装置、通信システム、通信方法を説明する。
[第１実施形態]
・通信システム
図１は、本発明の第１実施形態の通信システムを説明するための図である。第１実施形態の通信システムは、無線通信制御ノード（図中ＲＮＣ（Radio Network Controller）と記す）１０１、ＳＧＳＮ（Serving GPRS Support Node）１０２、ＧＧＳＮ（Gateway GPRS Support Node）１０３ａ、１０３ｂを含んでいる。また、ＳＧＳＮ１０２には、ＴＯＦ（Traffic Offload Function）装置１０４が接続されている。第１実施形態の通信システムでは、キャッシュメモリ１０５が、ＴＯＦ装置１０４に設けられている。
また、第１実施形態の通信システムでは、移動機（図中ＵＥと記す）１０６が基地局（図中ＢＴＳと記す）１０７と無線通信し、基地局１０７が無線通信制御ノード１０１と接続されている。
【００１８】
無線通信制御ノード１０１は、複数の基地局１０７（図中では基地局１０７を１つだけ示す）と無線接続されている。そして、基地局１０７との間で送受信される信号の整理、基地局と移動機の回線の接続、移動機１０６のハンドオーバーの制御を行う。ＧＧＳＮ１０３ａ、１０３ｂは、インターネット、イントラネットと外部ネットワークとのゲートウェイ機能、ローミングのために他の外部ネットワークに接続する機能を有している。ＳＧＳＮ１０２は、無線通信制御ノード１０１が管理するサービス・エリア内のパケット・ルーティング機能を有している。
【００１９】
なお、第１実施形態において、キャッシュメモリ１０５がＴＯＦ装置１０４に「設けられている」とは、キャッシュメモリ１０５がＴＯＦ装置１０４と一体的に構成されている場合と、キャッシュメモリ１０５とＴＯＦ装置１０４とが、互いに通信可能な別体として構成されている場合の両方を含む。
【００２０】
外部ネットワーク（図中にLight Contents PDNと記す）１１０ａは、比較的少量のデータを提供するネットワークであり、ＧＧＳＮ１０３ａとＧｉインターフェースによって接続されている。外部ネットワーク（図中にHeavy Contents PDNと記す）１１０ｂは、外部ネットワーク１１０ａよりも大量のデータを提供するネットワークであり、ＧＧＳＮ１０３ｂとＧｉインターフェースによって接続されている。外部ネットワーク１１０ａとしては、例えばｉモード（登録商標）に使用される外部ネットワークがある。外部ネットワーク１１０ｂとしては、Ｗｏｒｌｄ  Ｗｉｄｅ  Ｗｅｂのインターネット網が考えられる。外部ネットワーク１１０ａ、１１０ｂは、いずれもＧＰＲＳ（General Packet Radio Service）ネットワークの回線網である。
【００２１】
無線通信制御ノード１０１は、基地局１０７を複数制御する通信ノードである。無線通信制御ノード１０１は、移動機１０６が一の基地局１０７の通信制御範囲から他の基地局の通信制御範囲に移動する、ハンドオーバーの制御を行う。ＳＧＳＮ１０２は、ユーザの位置管理、セキュリティ管理、アクセス制御を行うノードである。ＧＧＳＮ１０３ａ、１０３ｂは、外部ネットワークとの相互接続点である。移動機の通信が開始すると、通信の情報はＧＧＳＮ１０３ａ、１０３ｂに保存される。このため、移動機１０６がオーバーハンドした場合にも、移動先のＳＧＳＮ１０２や無線通信制御ノード１０１は、ハンドオーバー前の情報を引き継いで通信を継続することができる。
【００２２】
ＴＯＦ装置１０４は、本来ＳＧＳＮ１０２で受信されるＵ−Ｐｌａｎｅによって送受信されるデータ（ユーザデータ）を受信し、ユーザデータを適切な経路に送り出し、あて先の外部ネットワークまで届ける処理（ルーティング）をする構成である。ＴＯＦ装置１０４は、パケットの経路においてユーザデータにＳＧＳＮ１０２を迂回させる、データオフロード装置である。ＳＧＳＮ１０２は、無線通信制御ノード１０１から送信されてきたデータのシグナル（GTP signaling）をモニタしてオフロードされるデータを選択する。そして、ＴＯＦ装置１０４が、選択されたデータを、ＳＧＳＮ１０２を介することなくＧＧＳＮ１０３ｂに送信する。このようなＴＯＦ装置１０４によれば、ＳＧＳＮ１０２からＧＧＳＮ１０３ａ、あるいはＧＧＳＮ１０３ｂに送信されるデータのトラフィックを低減することができる。
【００２３】
キャッシュメモリ１０５は、移動機から要求され、外部ネットワーク１１０ｂから取得されたデータをキャッシュするメモリ部を含むキャッシュサーバである。キャッシュメモリ１０５にキャッシュされるデータとしては、移動機において動作するＯＳ（Operating System）やアプリケーションプログラム（ＯＳ上で特定の目的のために動作するプログラム）、ビデオデータ等がある。ＯＳとしては、例えば、移動機のＯＳをアップデートするものが考えられる。アプリケーションプログラムとしては、例えば、ゲームやツールとして動作するプログラムが考えられる。ビデオデータとしては、例えばＹｏｕＴｕｂe（登録商標）からダウンロードされた動画像が考えられる。
【００２４】
また、以上説明した構成同士を接続する直線のうち、ｓ１の符号を付して示した直線は、ＲＡＮＡＰ（Radio Access. Network Application Part）プロトコルによって提供される呼制御やモビリティ等の管理信号用の回線示す。ｓ２の符号を付して示した直線は、ＧＴＰシグナリング信号（GTP signaling）用の回線を示す。ｕの符号を付して示した直線はＵ−Ｐｌａｎｅ用の回線を示す。ｇの符号を付して示した直線は、Ｇｉインターフェースである。これらの符号を複数付して示した直線は、符号が示す機能を持った複数の回線を示している。
【００２５】
・通信装置
図２は、第１実施形態の通信装置を説明するための図である。図２に示したように、第１実施形態の通信装置は、ＴＯＦ装置１０４の制御範囲で動作する。移動機（図２中、ＵＥと記す）は、動画像データ等のコンテンツを図１に示した外部ネットワーク１１０ｂに対して要求するものとする。このとき、移動機は、要求に先だって、ＧＧＳＮ１０３ｂに対してＣ−Ｐｌａｎｅ（制御データ）ａを送信する。Ｃ−ＰｌａｎｅデータａによってＰＤＰ  Ｃｏｎｔｅｘｔ  Ｓｅｔｕｐが行われ、移動機、ＧＧＳＮ間にＵ−Ｐｌａｎｅのパスが構築される。
【００２６】
次に、移動機は、取得を希望するコンテンツを特定する情報とともに、このコンテンツの取得を要求する信号をＧＧＳＮ１０３ｂに送信する。信号が送信されるパスをＵ−Ｐｌａｎｅ（UP Link）ｂとして示す。キャッシュメモリ１０５は、ＧＧＳＮ１０３ｂに送信された信号を取得し、要求されたコンテンツがキャッシュメモリ１０５にキャッシュされているか否かを判定する。
【００２７】
要求されたコンテンツがキャッシュメモリ１０５にキャッシュされている場合、キャッシュメモリ１０５は、コンテンツ２０１を取得してＴＯＦ装置１０４に渡す。ＴＯＦ装置１０４は、無線通信制御ノード１０１を介してコンテンツ２０１を移動機に送信する。ＴＯＦ装置１０４によって送信されたコンテンツ２０１を含むデータが送信されるパスを、Ｕ−Ｐｌａｎｅ（Down Link）ｃとして図２中に示す。
【００２８】
また、要求されたコンテンツ２０１がキャッシュメモリ１０５にキャッシュされていない場合、キャッシュメモリ１０５は、ＴＯＦ装置１０４にその旨を通知する。ＴＯＦ装置１０４は、Ｕ−ＰｌａｎｅｂからＧＧＳＮ１０３ｂにコンテンツを要求する信号を送信する。ＧＧＳＮ１０３ｂは、外部ネットワーク１１０ｂからコンテンツ２０１’を取得してＴＯＦ装置１０４に送信する。ＴＯＦ装置１０４は、コンテンツ２０１’を受信し、受信されたコンテンツ２０１’を無線通信制御ノード１０１に送信するとともに、キャッシュメモリ１０５にキャッシュする。このとき、Ｕ−Ｐｌａｎｅ（Down Link）ｃには、コンテンツ２０１’が含まれる。
【００２９】
図３は、このような動作を実行するための第１実施形態の通信装置の機能ブロック図である。第１実施形態の通信装置は、キャッシュメモリ１０５に読み込まれているコンピュータプログラムを図示しないＣＰＵが実行することによって実現される。このようなキャッシュメモリ１０５は、コンテンツ等をキャッシュするメモリ部と、メモリ部にキャッシュされたデータを管理し、必要に応じて取り出す機能と、他のノードと通信する機能とを含むキャッシュサーバである。
【００３０】
通信装置は、要求データ抽出部３０１、キャッシュマッチング部３０２、要求データ取得・保存部３０３、メモリ部３０５、通信部３０４を含んでいる。要求データ抽出部３０１は、Ｕ−Ｐｌａｎｅデータｂに含まれるコンテンツ２０１の取得先等から、要求されているコンテンツ２０１を特定する情報（以下、識別情報と記す）を特定する。そして、コンテンツ２０１の識別情報をキャッシュマッチング部３０２に渡す。キャッシュマッチング部３０２は、メモリ部３０５にキャッシュされているコンテンツの識別情報群にコンテンツ２０１の識別情報を比較する。
【００３１】
比較の結果、コンテンツ２０１がメモリ部３０５にキャッシュされていた場合、キャッシュマッチング部３０２はコンテンツ２０１がキャッシュされていることを要求データ取得・保存部３０３に通知する。要求データ取得・保存部３０３は、メモリ部３０５からコンテンツ２０１を取得し、通信部３０４に渡す。通信部３０４は、コンテンツ２０１を、キャッシュメモリが接続されているＳＧＳＮ１０２に送信する。
【００３２】
また、コンテンツ２０１がメモリ部３０５にキャッシュされていない場合、キャッシュマッチング部３０２はコンテンツ２０１がキャッシュされていないことを要求データ取得・保存部３０３に通知する。要求データ取得・保存部３０３は、コンテンツ２０１がキャッシュメモリ１０５にキャッシュされていないことを通信部３０４に通知する。通信部３０４は、ＳＧＳＮ１０２に対し、要求されたコンテンツを取得するように通知する。
さらに、要求データ取得・保存部３０３は、ＳＧＳＮ１０２によって取得されたコンテンツをＳＧＳＮ１０２から受け取る。そして、受け取ったコンテンツをメモリ部３０５にキャッシュする。
【００３３】
・通信方法
次に、以上説明した構成によって実行される第１実施形態の通信方法について説明する。第１実施形態では、ユーザが、移動機１０６を使って動画サイトにアップロードされている動画像データを取得するように要求した例を挙げて通信方法を説明するものとする。
図４は、第１実施形態の通信方法を説明するためのシーケンス図である。移動機（ＵＥ）１０６は、ＰＤＰ  Ｃｏｎｔｅｘｔ  Ｓｅｔｕｐを行い、Ｕ−Ｐｌａｎｅパスを構築する（ステップＳ４０１）。移動機１０６は、Ａｃｃｅｓｓ  Ｐｏｉｎｔ  Ｎａｍｅ（以下、ＡＰＮと記す）を指定して、動画像データを要求する信号（Get http://douga-saito.com、以下、要求信号と記す）を、無線通信制御ノード（図中、ＲＮＣと記す）１０１を介してＴＯＦ装置１０４に送信する（ステップＳ４０２）。
【００３４】
ＴＯＦ装置１０４は、移動機１０６によって送信された要求信号に含まれるパケットを、キャッシュメモリ１０５にリダイレクトする（ステップＳ４０３）。キャッシュメモリ１０５は、移動機１０６において要求された動画像データがメモリ部にキャッシュされているか否かを判断する（ステップＳ４０４）。この結果、要求された動画像データがメモリ部にキャッシュされていた場合（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）、この動画像データをメモリ部から取り出す。そして、メモリ部から取り出された（メモリ部にキャッシュされていた）動画像データを移動機１０６に送信する(ステップＳ４０５)。
【００３５】
また、キャッシュメモリ１０５は、ＴＯＦ装置１０４にアサインし、動画像データが取得できたことを示す応答信号を送信する（HTTP Res.200 OK）（ステップＳ４０６）。ＴＯＦ装置１０４は、応答信号を移動機１０６に送信する(ステップＳ４０７)。
図５は、ステップＳ４０４において、要求された動画像データがメモリ部にキャッシュされていないと判断された場合の処理を説明するためのフローチャートである。ステップＳ４０４において、要求された動画像データがメモリ部にキャッシュされていないと判断された場合（ステップＳ４０４：Ｎｏ）、キャッシュメモリ１０５は、ＴＯＦ装置１０４に動画像データを取得するように要求する（ステップＳ５０１）。ＴＯＦ装置１０４は、ＧＧＳＮ１０３ｂに対し、動画サイトのＡＰＮ宛ての要求信号を送信する（ステップＳ５０２）。
【００３６】
ＴＯＦ装置１０４は、ＧＧＳＮ１０３ｂを介して動画サイトから移動機１０６宛ての応答信号と共に動画像データが受信されると（ステップＳ５０３）、キャッシュメモリ１０５に応答信号と動画像データを送信する（ステップＳ５０４）。キャッシュメモリ１０５は、動画像データをキャッシュして（ステップＳ５０５）、ＴＯＦ装置１０４に応答信号を送信する（ステップＳ５０６）。ＴＯＦ装置１０４は、移動機１０６に対して応答信号を送信する（ステップＳ５０７、Ｓ５０８）。そして、ＴＯＦ装置１０４は、動画サイトから取得した動画像データを、無線制御装置を介して移動機１０６に向けて送信する（ステップＳ５０９）。
【００３７】
以上説明した第１実施形態の通信装置は、キャッシュメモリ１０５をＳＧＳＮ１０２と接続するＴＯＦ装置１０４に設けたため、ＳＧＳＮ１０２と外部ネットワークとの間のトラフィックを低減し、ＧＧＳＮ１０３ｂが外部ネットワークにアクセスする回数を低減し、ＧＧＳＮ１０３ｂの負荷を軽減することができる。また、複数の無線通信制御ノード１０１を介して要求される動画像データのコンテンツをキャッシュメモリ１０５にキャッシュすることができる。このため、キャッシュメモリ１０５に多数のコンテンツをキャッシュすることができ、キャッシュメモリ１０５のヒット率を高めることができる。
キャッシュメモリ１０５のヒット率が高まれば、ＧＧＳＮ１０３ｂに送信される要求信号の数を低減する効果が高まる。このため、第１実施形態は、ＧＧＳＮ１０３ｂにかかるコアネットワークとノードとの負荷を軽減するにあたって高い効果を得ることができる。
【００３８】
[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態の通信装置、通信システム、通信方法を説明する。第２実施形態においては、第１実施形態で説明した構成、あるいは事項と同様のものについては同様の符号を付して示し、説明の一部を略するものとする。
【００３９】
・通信システム
図６は、第２実施形態の通信システムを説明するための図である。第２実施形態の通信システムは、第１実施形態で説明したキャッシュメモリ１０５が、無線通信制御ノード１０１に設けられていて、ＳＧＳＮ１０２にはＴＯＦ装置及びキャッシュメモリが設けられていない点で第１実施形態の通信システムと相違する。
第２実施形態の通信装置は、第１実施形態において説明した通信装置と同様の構成を有している。このため、第２実施形態においては、通信装置の図示及び説明を省くものとする。
【００４０】
・通信方法
図７は、第２実施形態の通信方法を説明するためのシーケンス図である。移動機（図中ＵＥと記す）１０６は、動画サイトのＡＰＮを指定して、無線通信制御ノード（図中、ＲＮＣと記す）１０１に要求信号を送信する（ステップＳ７０１）。無線通信制御ノード１０１は、移動機１０６によって送信された要求信号に含まれるパケットを、キャッシュメモリ１０５にリダイレクトする（ステップＳ７０２）。キャッシュメモリ１０５は、移動機１０６において要求された動画像データがメモリ部にキャッシュされているか否かを判断する（ステップＳ４０５）。この結果、要求された動画像データがメモリ部にキャッシュされていた場合（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）、この動画像データをメモリ部から取り出す。そして、キャッシュされていた動画像データを移動機１０６に送信する(ステップＳ４０５)。
【００４１】
キャッシュメモリ１０５は、無線通信制御ノード１０１にアサインし、動画像データが取得できたことを示す応答信号を送信する（ステップＳ７０３）。無線通信制御ノード１０１は、応答信号を移動機１０６に送信する(ステップＳ７０４)。
図８は、図７に示したステップＳ４０４において、要求された動画像データがメモリ部にキャッシュされていないと判断された場合の処理を説明するためのフローチャートである。ステップＳ４０４において、要求された動画像データがメモリ部にキャッシュされていないと判断された場合（ステップＳ４０４：Ｎｏ）、キャッシュメモリ１０５は、無線通信制御ノード１０１に動画像データを取得するように要求する（ステップＳ８０１）。無線通信制御ノード１０１は、ＧＧＳＮ１０３ｂに対し、動画サイトのＡＰＮ宛ての要求信号を送信する（ステップＳ８０２）。
【００４２】
無線通信制御ノード１０１は、ＧＧＳＮ１０３ｂを介して動画サイトから移動機１０６宛ての応答信号と共に動画像データが受信されると（ステップＳ８０３）、キャッシュメモリ１０５に応答信号と動画像データを送信する（ステップＳ８０４）。キャッシュメモリ１０５は、動画像データをキャッシュして（ステップＳ５０５）、無線通信制御ノード１０１に応答信号を送信する（ステップＳ８０５）。無線通信制御ノード１０１は、動画サイトから取得した動画像データを、移動機１０６に向けて送信する（ステップＳ８０６）。そして、無線通信制御ノード１０１は、動画サイトから取得した動画像データを、移動機１０６に向けて送信する（ステップＳ８０７）。
【００４３】
以上説明した第２実施形態の通信装置は、キャッシュメモリを無線通信制御ノード１０１に設けたため、ＳＧＳＮとＧＧＳＮが設けられるネットワークのトラフィックも低減することができる。このため、コアネットワークや、ＳＧＳＮやＧＧＳＮといったノードのコンテンツ取得にかかる処理の負荷を低減することができる。
[第３実施形態]
次に、本発明の第３実施形態の通信装置、通信システム、通信方法を説明する。第３実施形態においては、第１実施形態で説明した構成、あるいは事項と同様のものについては同様の符号を付して示し、説明の一部を略するものとする。
【００４４】
・通信システム
図９は、第３実施形態の通信システムを説明するための図である。第３実施形態の通信システムは、第１実施形態で説明したキャッシュメモリ１０５が、ＤＰＩ（Deep Packet Inspection）装置７０１を介してＧＧＳＮ１０３ｂに設けられ、ＳＧＳＮ１０２にＴＯＦ装置及びキャッシュメモリが設けられていない点で第１実施形態の通信システムと相違する。ＤＰＩ装置７０１は、ＧＧＳＮが受信したパケット・データのペイロード（payload）を検査する構成である。
ＧＧＳＮ１０３ｂに設けられる第３実施形態の通信装置は、第１実施形態の通信装置と同様の構成を有している。このため、第３実施形態においては、通信装置の図示及び説明を省くものとする。
【００４５】
・通信方法
図１０は、第３実施形態の通信方法を説明するためのシーケンス図である。移動機１０６は、ＡＰＮを指定して、ＧＧＳＮ１０３ｂに要求信号を送信する（ステップＳ１２１）。ＧＧＳＮ１０３ｂは、移動機１０６によって送信された要求信号をＤＰＩ装置７０１に送信する(ステップＳ１２２)。ＤＰＩ装置７０１は、要求信号に含まれるパケットを、キャッシュメモリ１０５にリダイレクトする（ステップＳ１２３）。キャッシュメモリ１０５は、移動機１０６において要求された動画像データがメモリ部にキャッシュされているか否かを判断する（ステップＳ４０４）。この結果、要求された動画像データがメモリ部にキャッシュされていた場合（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）、この動画像データをメモリ部から取り出す。そして、キャッシュされていた動画像データを移動機に送信する(ステップＳ４０５)。
【００４６】
キャッシュメモリ１０５は、ＤＰＩ装置７０１にアサインし、動画像データが取得できたことを示す応答信号を送信する（ステップＳ１２４）。ＤＰＩ装置７０１は、応答信号をＧＧＳＮ１０３ｂに送信する(ステップＳ１２５)。ＧＧＳＮ１０３ｂは、ＤＰＩ装置７０１から受信した応答信号を、さらに移動機１０６に向けて無線通信制御ノード１０１等を介して送信する（ステップＳ１２６）。
【００４７】
図１１は、図１０に示したステップＳ４０４において、要求された動画像データがメモリ部にキャッシュされていないと判断された場合の処理を説明するためのフローチャートである。ステップＳ４０４において、要求された動画像データがメモリ部にキャッシュされていないと判断された場合（ステップＳ４０４：Ｎｏ）、キャッシュメモリは、ＤＰＩ装置に動画像データを取得するように要求する（ステップＳ１３１）。ＤＰＩ装置は、外部ネットワーク１１０ｂに対し、動画サイトのＡＰＮ宛ての要求信号を送信する（ステップＳ１３２）。
【００４８】
動画サイトから移動機に向けた応答信号と共に動画像データがＤＰＩ装置７０１に受信されると（ステップＳ１３３）、ＤＰＩ装置７０１は、キャッシュメモリ１０５に応答信号と動画像データを送信する（ステップＳ１３４）。キャッシュメモリ１０５は、動画像データをキャッシュして（ステップＳ５０５）、ＤＰＩ装置７０１に応答信号を送信する（ステップＳ１３５）。ＤＰＩ装置７０１は、動画サイトから取得した動画像データを、ＧＧＳＮ１０３ｂに送信する（ステップＳ１３６）。ＧＧＳＮ１０３ｂは、応答信号を移動機１０６に向けて送信する（ステップＳ１３７）。また、動画像データを移動機１０６に向けて送信する（ステップＳ１３８）。
【００４９】
以上説明した第３実施形態の通信装置は、キャッシュメモリを外部ネットワークの直前のＧＧＳＮに設けたため、第１実施形態、第２実施形態よりも多くの要求信号によって要求された動画像データをメモリ部にキャッシュしておくことができる。このため、第１実施形態、第２実施形態よりもキャッシュメモリにおけるヒット率を高めることができる。キャッシュメモリのヒット率が高まることにより、ＧＧＳＮが外部ネットワークにアクセスして動画像データを取得する回数が低減する。このような第３実施形態は、コアネットワーク及び、ＧＧＳＮの動画像データ取得にかかる負荷をより効果的に軽減することができる。
【００５０】
[第４実施形態]
次に、本発明の第４実施形態の通信装置、通信システム、通信方法を説明する。第４実施形態においては、第１実施形態で説明した構成、あるいは事項と同様のものについては同様の符号を付して示し、説明の一部を略するものとする。
【００５１】
・通信システム
図１２（ａ）は、第４実施形態の通信システムを説明するための図である。第４実施形態の通信システムは、図１に示した実施形態１の通信システムと、ＴＯＦ装置の構成が相違する。すなわち、図１２（ａ）に示したＴＯＦ装置１２４は、図１２（ｂ）に示したように、ＳＧＳＮ１５２、ＤＰＩ装置１５５、ＧＧＳＮ１５３の機能を併せ持っている。このようなＴＯＦ装置１５４は、ＴＯＦ装置１５４自身がＧＴＰシグナリング信号をモニタすることができる。
【００５２】
図１３、図１４は、第４実施形態の通信方法を説明するためのシーケンス図である。図１３、図１４に示したシーケンスは、図４、図５に示した実施形態１のシーケンスと、ＴＯＦ装置１５４がＳＧＳＮ１０２を介することなく無線通信制御ノード１０１と通信する点のみで実施形態１と相違する。このため、図１３、図１４では、図中に記した処理のうち、図４、図５で示した処理と同様の処理については同様の符号を付す。
このような第４実施形態によれば、ＴＯＦ装置１２４が直接外部ネットワーク回線１１０ｂとデータを送受信することができる。このため、コアネットワークを構築するノードの点数を少なくすることができる。
【００５３】
なお、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上説明した通信装置、通信システム、通信方法は、移動機の通信にかかるネットワーク回線に適用される。
【符号の説明】
【００５５】
１０１  無線通信制御ノード
１０２、１５２  ＳＧＳＮ
１０３ａ、１０３ｂ、１５３  ＧＧＳＮ
１０４、１５４  ＴＯＦ装置
１０５  キャッシュメモリ
１１０ａ、１１０ｂ  外部ネットワーク
２０１  コンテンツ
３０１  要求データ抽出部
３０２  キャッシュマッチング部
３０３  要求データ取得・保存部
３０４  通信部
３０５  メモリ部
７０１、１５５  ＤＰＩ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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